基于活性炭负载纳米TiO2的光催化氧化反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及水体环境污染的处理领域，具体涉及一种基于活性炭负载纳米打02的光催化氧化反应器。
【背景技术】
[0002]近年来，随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，大量有毒难降解污染物如药品、农药、染料、表面活性剂、重金属以及亚硝酸盐等进入环境，尤其是江、河、湖、海，导致水质下降和化学性水污染事件的发生。在水污染治理方面，化工废水尤其是含有苯环、多环类有机污染物的治理成为人们关注的焦点。因此，保护和改善环境是构建环境友好型和谐社会，同时实现我国社会经济可持续发展的重要任务。传统污染物处理方法不仅不能彻底消除降解污染物，还容易造成二次污染，且使用范围狭窄，仅仅适合特定的污染物，同时还伴随着能耗高，不适合大规模推广使用，无法实现在线实时连续快速高效处理废水污染物等缺点。利用光催化氧化技术降解和消除污染物得到人们越来越多的关注，光催化氧化技术作为一种真正环境友好的新型绿色污染处理技术，有操作简便、高效节能、反应条件温和、可减少二次污染等众多优点。对于光催化技术的研宄主要分为两部分，一、对光催化剂的合成研宄；二、光催化反应条件的研宄。其中，在对反应条件的研宄中，为了能让光催化氧化反应高效而稳定的进行，人们设计出相应的反应器来为光催化反应提供良好的平台。光催化反应器是光催化氧化技术处理污染物的核心部分，它作为光催化氧化反应的主体设备，决定了对光源的利用率和催化剂活性的发挥等问题，而这两个因素又决定了光催化反应的效率。因此，制造一个在线实时连续快速高效处理废水污染物的光催化反应器是进行光催化降解污染物的重要环节之一。
【实用新型内容】
[0003]为解决上述问题，本实用新型提供了一种基于活性炭负载纳米T12的光催化氧化反应器，体现了光源利用率和催化剂活性的最优组合，且能够最大程度提高整个反应体系的反应效率，从而达到在线实时连续快速高效、节能、稳定等目的。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为:
[0005]基于活性炭负载纳米1102的光催化氧化反应器，包括反应器筒体，所述反应器筒体为直径25cm，高为67cm的圆柱形磨砂双层玻璃管，在两层玻璃管之间装有一层反光纸，所述反应器筒体内设有三支装有紫外灯管的石英玻璃冷阱管，并用石英冷阱包裹，这样既可以保证高透光率，又可避免紫外灯与污水直接接触，同时由于紫外灯长时间的使用，温度太高会耗损灯的寿命，而冷阱可以起到降温的作用，延长了灯的寿命，起到节约能源的作用；而且中灯外反应区的安装方式可以使光能的利用率达到最大。所述反应器筒体下部分别安装进水管和进气管，所述进水管与进气管之间设有膜片式微孔曝气器，所述反应器筒体上部有出水管，所述出水管前安装不锈钢丝网，防止催化剂流失；反应器上部是沉降区，底部是回流区，同时由于上浮气泡的作用，在升流区和降流区之间产生密度差，驱使流体夹带固体催化剂在两区之间循环流动，增加了待处理液在反应器内的停留时间，有利于反应液更加充分的反应。顶部的放大段形成了缓冲区，使得气、固、液三相分离，所述反应器筒体上端安装有固定盖板，所述固定盖板一侧设有出气口。
[0006]作为优选，所述反应器筒体内装有一定量的Ti02/AC。
[0007]作为优选，所述紫外灯管的功率为3*300W。
[0008]作为优选，所述紫外灯管的长度为22.5cm,直径1.8cm。
[0009]作为优选，所述紫外灯管的光强为4.05mW/cm2，使用寿命为1000h。
[0010]作为优选，所述进水管安装有一水量调节阀，所述进气管上设有一气体流量控制器。
[0011]本实用新型具有以下有益效果:
[0012]1、反应器内的紫外灯置于中间，并用石英冷阱包裹，这样既可以保证高透光率，又可避免紫外灯与污水直接接触，同时由于紫外灯长时间的使用，温度太高会耗损灯的寿命，而冷阱可以起到降温的作用，延长了灯的寿命，起到节约能源的作用。而且中灯外反应区的安装方式可以使光能的利用率达到最大。
[0013]2、反应器下部分别安装进水管和进气管，进水管与进气管之间有微孔曝气板间隔；反应器上部有出水管，出水管前安装不锈钢丝网防止催化剂流失；
[0014]3、反应器上部是沉降区，底部是回流区，且在反应器的底部安装有环状曝气头来产生气泡，给反应器内充入了氧气，加快了光降解反应的速率；
[0015]4、由于上浮气泡的作用，在升流区和降流区之间产生密度差，驱使流体夹带固体催化剂在两区之间循环流动，增加了待处理液在反应器内的停留时间，有利于反应液更加充分的反应。顶部的放大段形成了缓冲区，使得气、固、液三相分离。
[0016]5、该反应器会使催化剂的催化效率提高，染料降解率提高。且该光催化反应器有效光照面积大，光能的利用率较高；反应条件易于控制和改善；可实现废水污染物的在线实时连续高效处理，具有良好的工业前景。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型实施例基于活性炭负载纳米T12的光催化氧化反应器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]为了使本实用新型的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0019]如图1所示，本实用新型实施例提供了一种基于活性炭负载纳米T12的光催化氧化反应器，包括反应器筒体7，所述反应器筒体7为直径25cm，高为67cm的圆柱形磨砂双层玻璃管，在两层玻璃管之间装有一层反光纸，所述反应器筒体7内设有三支装有紫外灯管3的石英玻璃冷阱管2，并用石英冷阱包裹，这样既可以保证高透光率，又可避免紫外灯与污水直接接触，同时由于紫外灯长时间的使用，温度太高会耗损灯的寿命，而冷阱可以起到降温的作用，延长了灯的寿命，起到节约能源的作用；而且中灯外反应区的安装方式可以使光能的利用率达到最大。所述反应器筒体7下部分别安装进水管I和进气管9，所述进水管I与进气管9之间设有膜片式微孔曝气器8，所述反应器筒体7上部有出水管6，所述出水管6前安装不锈钢丝网，防止催化剂流失；反应器上部是沉降区，底部是回流区，用来产生气泡，不仅给反应器内充入氧气，加快光降解反应的速率；同时由于上浮气泡的作用，在升流区和降流区之间产生密度差，驱使流体夹带固体催化剂在两区之间循环流动，增加了待处理液在反应器内的停留时间，有利于反应液更加充分的反应。顶部的放大段形成了缓冲区，使得气、固、液三相分离，所述反应器筒体7上端安装有固定盖板5，所述固定盖板5 —侧设有出气口 4。
[0020]所述反应器筒体7内装有一定量的Ti02/AC。
[0021 ] 所述紫外灯管3的功率为3*300W。
[0022]所述紫外灯管3的长度为22.5cm，直径1.8cm。
[0023]所述紫外灯管3的光强为4.05mW/cm2，使用寿命为100h。
[0024]所述进水管I安装有一水量调节阀，所述进气管9上设有一气体流量控制器
[0025]本具体实施加工调试完成后，选用溶胶凝胶法制备Ti02/AC光催化剂，将1102负载于颗粒活性炭上作为光催化剂，可克服粉末T12催化剂流失的问题，活性炭能将反应物吸附到活性炭颗粒表面及微孔中进行反应，提高光催化氧化效率。利用该反应器降解亚甲基蓝模拟染料废水，考察降解效率。该反应器会使催化剂的催化效率提高，染料降解率提高。且该光催化反应器有效光照面积大，光能的利用率较高；反应条件易于控制和改善；可实现反应物的在线实时连续高效处理，具有良好的工业前景。
[0026]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.基于活性炭负载纳米T12的光催化氧化反应器，包括反应器筒体(7)，其特征在于，所述反应器筒体(7)为直径25cm，高为67cm的圆柱形磨砂双层玻璃管，在两层玻璃管之间装有一层反光纸，所述反应器筒体(7)内设有三支装有紫外灯管(3)的石英玻璃冷阱管(2)，而且中灯外反应区的安装方式可以使光能的利用率达到最大；所述反应器筒体(7)下部分别安装进水管(I)和进气管(9)，所述进水管(I)与进气管(9)之间设有膜片式微孔曝气器(8)，所述反应器筒体(7)上部有出水管￠)，所述出水管(6)前安装不锈钢丝网，所述反应器筒体(7)上端安装有固定盖板(5)，所述固定盖板(5) —侧设有出气口(4)。2.根据权利要求1所述的基于活性炭负载纳米T12的光催化氧化反应器，其特征在于，所述反应器筒体(7)内装有Ti02/AC。3.根据权利要求1所述的基于活性炭负载纳米T12的光催化氧化反应器，其特征在于，所述紫外灯管(3)的功率为3*300W。4.根据权利要求1所述的基于活性炭负载纳米T12的光催化氧化反应器，其特征在于，所述紫外灯管(3)的长度为22.5cm，直径1.8cm。5.根据权利要求1所述的基于活性炭负载纳米T12的光催化氧化反应器，其特征在于，所述紫外灯管(3)的光强为4.05mW/cm2，使用寿命为1000h。6.根据权利要求1所述的基于活性炭负载纳米T12的光催化氧化反应器，其特征在于，所述进水管(I)安装有一水量调节阀，所述进气管(9)上设有一气体流量控制器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于活性炭负载纳米TiO2的光催化氧化反应器，包括反应器筒体，所述反应器筒体为直径25cm，高为67cm的圆柱形磨砂双层玻璃管，在两层玻璃管之间装有一层反光纸，所述反应器筒体内设有三支装有紫外灯管的石英玻璃冷阱管，而且中灯外反应区的安装方式可以使光能的利用率达到最大。所述反应器筒体下部分别安装进水管和进气管，所述进水管与进气管之间设有膜片式微孔曝气器，所述反应器筒体上部有出水管和出气管，所述出水管前安装不锈钢丝网。本实用新型体现了光源利用率和催化剂活性的最优组合，且能够最大程度提高整个反应体系的反应效率，从而达到在线实时连续快速高效、节能、稳定等目的。
【IPC分类】C02F1/28, C02F9/08
【公开号】CN204689799
【申请号】CN201520351444
【发明人】康洁, 曲建林, 朱雪丹, 李刚, 于春霞, 杨水兰
【申请人】西安科技大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年5月24日